捷通 | 光器件或系统的偏振相关损耗（PDL）测量技术

6/12/2020，光纤在线讯      由于更高带宽需求的快速增长，数据中心连接正在从25G/100G向400G/800G的传输速度演进。光网络的日益普及伴随光信息传输速度的不断提高，由光的偏振所引起的偏振相关损害越来越不可忽视。由于不同偏振态的入射光、光纤及光器件的偏振特性的不同，在光纤中进行信息传输时都会受到不同的影响，都会给光信息传输造成各种影响。为此，消除偏振相关损害成为众多光电子产业人士的重要工作。

相干接收机能够通过限制高速通信系统的带宽容量减轻PDL的影响。与其他可以补偿的损害如偏振模色散（PMD）不同，PDL将导致无法补偿的脉冲失真。

为保证网络服务质量（QoS），应尽量减少各组成部分的PDL，并将网络最大累积PDL保持在指定限度以下。例如，由OIF 400ZR IA和IEEE P802.3ct工作组（400GBASE-ZR）完成的标准化工作，定义了链路中的最大偏振相关损耗为2 dB，不包括发射机的偏振不平衡。因此，作为指定标准参数的一部分，几乎所有光器件、子模块和模块都需要精确的PDL测量。

|||||   PDL定义

偏振相关损耗定义为不同偏振态通过待测器件后最大功率与最小功率的比值。PDL指损耗特性与偏振态相关，不同偏振态的损耗不同，体现了一个器件对偏振态的敏感度，现已成为光纤通信领域的一项重要指标。


其中Pmin和Pmax代表最小和最大输出功率。


上图：输出功率随输入偏振态的变化而波动


|||||  可用的PDL测量技术有哪些？

通常有三种标准技术可用于测量光系统或器件的PDL：
1、扰偏/扫描
2、最大/最小搜索
3、使用Mueller或Jones矩阵测量
每种方法在测量速度、精度、光纤带宽和校准规范等方面各有利弊。

使用扰偏/扫描测量法，可在监测被测器件（DUT）输出功率的同时，使用高速扰偏器在被测器件（DUT）的发射端生成足够大且均匀分布的偏振态子集。根据从子集获得的最大和最小输出功率值计算得出PDL。LUNA公司GP产品线的多功能偏振控制仪MPC-201采用光纤脉冲压缩技术，在均匀球体覆盖下能够产生每秒20,000偏振态，固有的低插入损耗（<0.1dB）、偏振相关损耗（PDL）、偏振模色散和激活损耗（<0.01dB），MPC-201是一款极具吸引力的PDL测量解决方案。

应注意的是，测试过程中的庞加莱球（Poincaré sphere）覆盖率、被测器件的PDL、测量时间和探测器带宽等因素，会影响器件的最大和最小传输的测量精度。

为了减少测量时间、提高测量精度，最大/最小搜索法可用于测定PDL的稳定性、自动性和准确性。LUNA公司GP产品线的偏振相关损耗测量仪PDL-201，采用专利最大最小搜索技术、主动反馈偏振控制算法和光纤脉冲压缩偏振控制器，在不需要测量所有SOP的情况下，系统快速地搜索最大和最小透过率，确保了具有较高和较低PDL值的器件在任何时刻的测量精度。因此可获得最精确的PDL值。最大/最小功率透过率直接测量法具有测量速度快、精度高、测量动态范围大、波长不敏感、无需波长校准等特点。

相比之下，使用Mueller或Jones矩阵测量法不需要直接检测最大和最小透过率。相反，他们在一组固定的SOP上测量光传输，这些SOP通常与最大/最小透过率不一致。使用Mueller矩阵法计算得出DUT的波长PDL。对于需要在相对较大的波长范围内进行波长相关PDL测量的大规模生产环境，自动且高速的PDL测量系统至关重要。LUNA公司GP产品线的偏振测量系统PSGA-101和光矢量分析仪OVA-5000，适用于单商品器件，提供无与伦比的精度，可在几秒钟内测量PDL/IL与波长的关系。光器件分析仪OCA-1000适用于多端口WDM组件，可以同时测量8个端口的PDL/IL与波长的关系。


|||||  选用哪种方法好？

测量方法的选择取决于不同的应用需求。下表介绍三种测量方法和推荐应用的比较说明。



|||||   总结

随着时代的发展，人们对高速、大容量光纤通信系统的需求越来越高。然而，PDL限制了光纤通信系统传输容量和距离。这已成为目前国际上光纤通信领域研究的热点。要解决PDL对光纤通信系统的影响，就必须对其进行实时有效的测量，从而提出可靠的解决办法。本文综述了三种PDL测量方法，并就三种测量方法和推荐应用进行了比较说明，为您选择适用的PDL测量方案提供参考依据。

在包含多个不同PDL光器件的光纤链路中，需要对系统中的总PDL值进行控制，有必要准确、快速地测试所有光器件的PDL。LUNA公司提供完整的PDL测试解决方案，以满足广泛的测量需求和客户要求。欢迎您联系捷通获取详情。


PSGA-101偏振测量系统



MPC-201多功能偏振控制仪



OVA 5000光矢量分析仪



PDL-201偏振相关损耗测量仪



OCA-1000光器件分析仪


关于捷通技术服务有限公司
GTL Technology & Service Co. Ltd，简称GTL

公司成立于2015年，是集光纤通信测试设备、偏振测试仪器及器件、光纤传感设备的销售、测试服务于一体的高科技企业。产品应用于硅光子技术、微波光子学、光器件/模块生产测试、复合材料结构测试、新能源技术、结构健康监测等多个领域。GTL作为LUNA在亚太区唯一指定代理商及技术服务中心，提供分布式光纤传感设备、光纤光栅传感解调仪、光矢量分析仪、背光反射仪、偏振测量仪等先进测试仪器，可调谐滤波器、扫频激光器、航空腐蚀传感系统、光纤光栅传感器等产品，致力于为光通信及光纤传感领域客户提供专业的测试技术服务和完整的应用解决方案。目前和国内诸多高校、研究所以及生产单位建立了紧密的合作，秉持共赢、诚信、卓越的理念，真诚为客户服务。